基于解空间划分的协同航迹规划研究

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由于防空体系的不断完善和作战要求的不断提高,单架无人飞行器已不能满足战时需求,多架无人飞行器进行协同作战是未来战争的重点,因此协同航迹规划成为了国内外学者研究的热点内容。目前,国内外提出的协同航迹规划方法主要可分为两类:基于共同进化策略和基于层次分解策略。前者采用共同进化的思想,收敛速度慢,当任务数较多时不能满足规划时间的约束;后者将协同航迹规划分为航迹规划层和协同规划层,提高了规划效率,但如何为每个任务规划出多条合适的备选航迹是该方法要重点解决的问题。  本文采用层次分解策略,首先从问题模型、规划空间、航迹表示、约束条件和代价函数五个方面阐述了协同航迹规划模型。然后,在航迹规划层提出了一种基于解空间划分的多航迹规划方法,该方法根据规划空间内的环境信息将解空间划分为不同的子解空间,通过分别在每个子解空间中求解可行航迹的方式为飞行器规划出多条类型不同、分布均匀的航迹。最后,在协同规划层,将不同任务产生的备选航迹进行组合,计算协同代价最小的协同航迹组。为了提高协同规划层的求解效率,提出了一种通过调整协同航迹组中航迹长度的边界来求解最优协同航迹的方法,该方法计算简单、求解效率高。同时,在协同规划层对航迹间的碰撞检测方法与碰撞调整策略进行了详细的描述。  本文将该协同航迹规划算法在由数字地形高程图和模拟生成的禁飞区、威胁区构成的规划空间内进行了实验,实验结果表明了该方法的正确性和有效性。
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